铝熔体处理及其关键技术的研究与应用实践

分析了铝熔体处理的重要性和意义,以及高效铝熔体处理的理论及其关键技术,并进一步探讨了铝熔体高效净化、富Fe杂质相变质和晶粒细化处理技术的效果及其相互关系.提出"净化是铝熔体处理的关键,是细化和变质的基础"的熔体处理原则;据此研究获得了铝熔体高效综合处理技术,并在高性能罐用铝材等多种材料的制备中得到实际应用,显著地提高了铝材的冶金质量,从而使其力学性能、尤其是塑性得到了较大幅度的提高,有利于其后续的轧制加工及产品的最终性能的提高.该技术对其他高性能铝材也具有直接的应用价值.     

罐用铝材铸态组织结构的电镜观察

采用SEM、EDAX和TEM及选区电子衍射(SAED)等方法,考察和分析了经不同熔体处理的高成形性压力罐用铝材的铸态微观组织结构特征.结果表明,压力罐用铝材中的氧化夹杂物主要为面心立方晶格的γ-Al2O3,富Fe杂质相主要有单斜晶格的Al3Fe相、六方晶格的T1相(Al12Fe3Si)和AlFeSiRE相,其中AlFeSiRE相的晶体结构较复杂,有待进一步确定.熔体处理对罐用铝材铸态的微观组织结构产生了显著影响.未处理或常规处理时,氧化夹杂物数量较多,且呈聚集成团、不均匀分布,尺寸较大(10～40 μm);富Fe相主要为单斜晶格的Al3Fe及六方晶格的T1相,还有少量的亚稳相Al6Fe等存在.这些相呈粗大针条状、骨骼状存在,并且夹杂物与富Fe相易于聚集在一起.高效熔体处理后,夹杂物量少且尺寸细小(≤4 μm),均匀弥散分布;同时富Fe相主要为AlFeSiRE相和极少量Al3Fe相,AlFeSiRE相呈细小团球状(＜0.5 μm)或短棒状(宽＜2 μm,长＜8 μm),沿晶均匀分布,未发现夹杂物与富Fe相聚集成一体的现象.     

动态应变时效对奥氏体不锈钢静拉伸强度的影响

本文研究了动态应变时效(DSA)对18—8型奥氏体不锈钢静拉伸性能的影响。结果表明,(1),在 DSA 发生的温区,强度与温度关系曲线上出现流变应力平台(2),室温屈服强度随DSA 预处理温度升高和预应变量增加而提高,DSA 预处理具有比冷变形处理更佳的强化效果,且经873K 预处理后的室温强度达最大值,而塑性不下降.电镜观察结果报好地解释了这种 DSA强化的机理。同时表明,DSA 有可能作为一种强韧化工艺应用于生产实际。     

经不同熔体处理的罐用铝材的高温拉伸性能试验

通过高温拉伸试验,并结合OM、DTA、SEM、EDAX和TEM等分析手段,探讨了经不同熔体处理的压力罐用铝材（简称“铝原块”）的高温拉伸性能和微观组织的变化规律.结果表明,冶金缺陷的存在是铝原块高温塑性难以充分发挥的主要限制因素,并直接影响到铝材断裂破坏的微观过程,是主要的裂纹源;与未处理和常规处理比较,高效熔体处理技术有效地改善和提高了铝原块的冶金质量,使得材料的高温变形较均匀,其高温断裂方式为穿晶微孔聚集型,断口韧窝较深且分布较均匀,显著提高了其高温塑性;经高效熔体处理的铝原块的变形温度应低于500 ℃,否则会由于晶粒粗大并易产生低熔点共晶物富Fe（Si）杂质相的溶解而显著降低材料的高温塑性变形性能,其合适的变形温度为400～450 ℃;采用较低品位工业纯铝经高效熔体处理而获得的铝原块,其主要塑性变形性能不低于现产品性能,其用料低品化是可行的.     

原位合成TiCp/Al预制块及其在镁液中的熔化行为

采用XD法原位合成TiCp/Al预制块, 并通过XRD、 SEM、 EDAX和DTA等手段研究了预制块的组织和性能, 探讨了TiCp/Al预制块在镁液中的熔化行为. 结果表明: TiCp/Al预制块中, 基体Al的熔点约为635.7.℃, 略低于纯铝的熔点, 但TiC粒子之间存在较强的结合力, 使其在高温加热时仍能保持原有形状; 未搅拌时, TiCp/Al预制块在800.℃的镁液中保温60.min后仍不熔化, 采用搅拌工艺有利于促进TiCp/Al预制块的熔化, 并且使TiC粒子在熔体中均匀分布. TiCp/Al预制块在镁液中熔化时, 基体Al通过熔化和对流扩散进入到镁液中, TiC粒子间的较强的结合力需通过搅拌产生的剪切力才能破坏, 并随镁液流动进入到镁液中. 机械搅拌可使TiC粒子在镁液中均匀分布.     

高成形性罐用铝材的高效熔体综合处理效果

以较低品位工业纯铝(Al99．5)为原材料、用自行开发的高效熔体综合处理技术制备1种高成形性压力罐用铝材(简称铝原块)，该技术的处理效果表明：除杂率和针孔率分别降低81．97％和87．00％，晶粒尺度减小，富铁杂质相由较粗大长针(条)状变成细小的短棒状或圃球状，其圃整度为1．23，提高了材料的冶金品质和力学性能，伸长率和断面收缩率分别提高64．7％和65．4％，铝原块用料低品化是可行的。     

TiCp/Al预制块在Mg中熔化过程研究

将TiCp／Al预制块以不同的工艺加入到Mg液中进行熔化试验。结果表明，未搅拌时TiCp／Al预制块在800℃的Mg液中保温60min后仍不熔化，采用合适的搅拌工艺可使TiCp／Al预制块熔化，并且使TiC粒子在熔体中均匀分布。TiCp／Al预制块在Mg液中的熔化过程机理为：基体Al通过熔化和对淹扩散进入到Mg液中，TiC粒子间的结合力需通过搅拌产生的剪切力才能破坏，并随Mg液流动进入到Mg液中，机械搅拌可使TiC粒子Mg液中均匀分布。     

动态应变时效对奥氏体不锈钢纯弯疲劳强度的影响

本文着重研究了动态应变时效(DSA)预处理对18-8型奥氏体不锈钢室温纯弯疲劳强度的影响。结果表明,DSA预处理显著提高材料纯弯疲劳强度,其强化效果随预应变温度和预应变量的增加而提高,其疲劳极限比固溶态提高87％,比相应的冷变形态提高20％。金属薄膜电镜观察结果表明,材料经DSA预处理后,形成了均匀、高密度、稳定的位错网络结构。在随后的疲劳过程中,它们有效地抑制了疲劳裂纹的萌生和扩展。     

铸造镁合金的研究与发展现状

对国内外主要的铸造镁合金的基本特性、力学性能、应用领域及其研究现状和进展进行了综述分析,重点介绍了镁合金的合金化原理和主要合金元素的作用.